광학 세라믹

광학 세라믹, 광학 응용 분야에 사용하기 위해 개발 된 고급 산업 재료.

광학 재료는 적외선, 광학 및 자외선에 대한 반응에서 유용성을 얻습니다. 가장 명백한 광학 재료는 글래스이며, 글래스는 산업 유리 기사에 설명되어 있지만 세라믹은 여러 광학 응용 분야를 위해 개발되었습니다. 이 기사에서는 수동 (예: 창, 라돔, 램프 엔벌 로프, 안료) 및 능동 (예: 형광체, 레이저, 전기 광학 부품) 응용 프로그램에 대해 설명합니다.

수동 장치

광학 및 적외선 창

순수한 상태에서 대부분의 세라믹은 광대역 갭 절연체입니다. 이것은 가장 높은 충전 전자 레벨의 에너지와 다음으로 가장 높은 비 점유 레벨의 에너지 사이에 금지 된 상태의 큰 간격이 있음을 의미합니다. 이 밴드 갭이 광학 광 에너지보다 큰 경우, 이들 세라믹은 광학적으로 투명 할 것이다 (그러나 이러한 세라믹의 분말 및 다공성 콤팩트는 광 산란으로 인해 백색 및 불투명 할 것이다). 광학적으로 투명한 세라믹의 두 가지 용도는 슈퍼마켓의 바코드 판독기 용 창과 적외선 레이돔 및 레이저 창입니다.

사파이어 (단결정 형태의 산화 알루미늄, Al ₂ O ₃)가 슈퍼마켓 계산 창에 사용되었습니다. 높은 투명성과 내 스크래치 성을 겸비합니다. 마찬가지로, 내식성 적외선 라돔에 염화나트륨 (NaCl), 루비듐 도핑 염화칼륨 (KCl), 불화 칼슘 (CaF) 및 불화 스트론튬 (SrF ₂) 과 같은 단결정 또는 적외선 투명 다결정 세라믹 이 사용되었습니다, 적외선 감지기 용 창 및 적외선 레이저 창. 이들 다결정 할라이드 물질은 산화물보다 더 낮은 파장을 투과시켜 적외선 영역까지 연장되는 경향이있다; 그러나, 그들의 입자 경계 및 다공성은 산란 방사선을 산란시킨다. 따라서 단결정으로 사용하는 것이 가장 좋습니다. 그러나 할로겐화물은 대형 창문에는 충분하지 않습니다. 자체 중량으로 소성 변형 될 수 있습니다. 단결정을 강화하기 위해 단결정은 전형적으로 열간 단조되어 깨끗한 입자 경계 및 큰 입자 크기를 유발하는데, 이는 적외선 투과를 크게 감소시키지 않지만 신체가 변형에 저항 할 수있게합니다. 대안 적으로, 큰 입자의 재료는 융합 주조 될 수있다.

램프 봉투

인가 된 전압에 의해 밀폐 된 가스가 통전되어 빛을 발하는 방전 램프는 매우 효율적인 광원이지만, 작동에 수반되는 열과 부식은 광학 세라믹을 열 화학적 한계로 밀어냅니다. 1961 년 미국 General Electric Company의 Robert Coble이 알루미나 (합성 다결정, Al ₂ O ₃)를 산화 마그네슘 (마그네슘 산화물, MgO)을 이용해 소결 보조제. 이 기술은 고압 나트륨 증기 램프에서 극도로 뜨거운 나트륨 방전이 내화성 재료에 포함되어 빛을 투과하게했습니다. 내부 알루미나 램프 엔벨로프 내의 플라즈마는 1,200 ° C (2,200 ° F)의 온도에 도달합니다. 에너지 방출은 거의 모든 가시 광선 스펙트럼을 커버하며, 주요 도시의 스카이 라인에서 호박색 빛이 나타나는 저압 나트륨 증기 램프와 달리 모든 색상을 반사하는 밝은 백색광을 생성합니다.

안료

세라믹 컬러 또는 안료 산업은 오랜 전통의 산업입니다. 세라믹 안료 또는 스테인은 특정 전이 금속 또는 희토류 원소와 함께 산화물 또는 셀레 나이드 화합물로 만들어집니다. 이들 종에 의한 특정 파장의 빛의 흡수는 화합물에 특정 색상을 부여합니다. 예를 들어, 코발트 알루미 네이트 (CoAl ₂ O ₄) 및 코발트 실리케이트 (Co ₂ SiO ₄)는 청색이고; (V 도핑 된 산화 주석으로 알려진 주석 산화 바나듐 ₍₂₎ 및 지르코늄 - 바나듐 옥사이드) (V 도핑 결정 ZrO2 ₂) 황색이고; 코발트 크로 마이트 (CoCr ₂ O ₃) 및 크롬 가넷 (2CaO · Cr ₂ O ₃ · 3SiO ₂)은 녹색입니다. 크롬 적철광 (CrFe ₂ O ₃)은 검은 색이다. 자연 발생 실리케이트 재료로는 사용할 수없는 진정한 적색은 카드뮴 설파이드 및 카드뮴 셀레 나이드 (CdS-CdSe)의 고용체에서 발견됩니다.